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N掺杂管状石墨烯作为碳基纳米材料家族的重要成员,它兼具了N掺杂石墨烯优异的物理化学特性和中空管状结构的特点,使其在场发射和光致发光等领域有着广阔的应用前景。目前,N掺杂管状石墨烯及其复合材料的研究还处于起始阶段,主要的制备方法为模板法。开发出一种简单高效且低成本的无模板法来可控制备N掺杂管状石墨烯及其复合材料的新工艺,进而探索其性能,是一项极具挑战性的研究课题。本文采用一步无模板化学气相沉积法,制备出N掺杂管状石墨烯、N掺杂管状石墨烯@C纳米复合材料以及N掺杂管状石墨烯@SiO2纳米颗粒复合材料,结合产物表征结果,优选出制备不同产物的最佳工艺参数,并对产物的场发射和光致发光性能及相关机理进行了详细研究。为N掺杂管状石墨烯及其复合材料在场发射和光致发光等领域的应用奠定了基础。主要研究内容及结果如下:（1）采用一步无模板化学气相沉积法,以C3H6N6为C源和N源,Si粉作为辅料,0.01mol·L-1的Ni（NO3）2·6H2O乙醇溶液作为催化剂,制备出不同形貌的N掺杂管状石墨烯。通过正交试验,系统地研究了反应温度、原料摩尔比、保温时间三个工艺参数对N掺杂管状石墨烯的场发射性能及形貌的影响规律。当反应温度为1100℃,原料摩尔比1.5:1,保温时间为0min时,所制备的N掺杂管状石墨烯具有非常优异的场发射性能,其开启电场和阈值电场分别为0.18V·μm-1和1.08V·μm-1。（2）采用无模板化学气相沉积法,以C3H6N6为C源和N源,Si粉为辅料,以高纯CH4为补充碳源,0.01mol·L-1的Ni（NO3）2·6H2O乙醇溶液作为催化剂,制备出N掺杂管状石墨烯@C纳米复合材料。系统研究了二次通CH4温度和一次降温温度对制备N掺杂管状石墨烯@C纳米复合材料的场发射性能及形貌的影响规律。在原料摩尔比为2:1,保温时间为20min,二次通CH4温度为1100℃,二次通CH4时间为40min的工艺条件下,N掺杂管状石墨烯表面成功包覆了非晶C层;该N掺杂管状石墨烯@C纳米复合材料具有良好的场发射性能,其开启电场和阈值电场分别为0.48V·μm-1和1.16V·μm-1,其内阻低至0.73Ω。在原料摩尔比为2:1,保温时间为20min,一次降温温度为700℃,二次通CH4温度为1100℃,二次通CH4时间为40min的工艺条件下,N掺杂管状石墨烯表面成功包覆了晶态C层;该产物具有更加优异的场发射性能,其开启电场为0.40V·μm-1,阈值电场为1.0V·μm-1。（3）采用一步无模板化学气相沉积法,以C3H6N6为C源和N源,Si/SiO2混合粉为辅料,以高纯CH4为补充碳源,0.01mol·L-1的Ni（NO3）2·6H2O乙醇溶液作为催化剂,一步制备出不同形貌的N掺杂管状石墨烯@SiO2纳米颗粒复合材料。系统研究了反应温度、原料摩尔比和后保温时间等工艺参数对产物形貌、场发射及光致发光性能的影响规律。优选出最佳工艺条件为:反应温度1250℃,原料摩尔比1:2,后保温时间为20min,CH4通气时间为25min,制备出的N掺杂管状石墨烯@SiO2纳米颗粒复合材料具有优异的场发射性能,其开启电场和阈值电场分别为0.663V·μm-1和1.575V·μm-1,表现出增强的光致发光性能。提出了一种多因素协同作用机理,合理解释了产物的场发射和光致发光性能的增强原因。